NREL & Arkema bevorderen recycleerbare thermoplastische composiet windturbinebladen

Met als doel recycleerbare windturbinebladen, hebben onderzoekers bij het U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL, Golden, Colo., VS), in partnerschap met Arkema Inc. (King of Prussia, Pa., VS), recent de haalbaarheid van een thermoplastische hars gedemonstreerd, en de structurele integriteit gevalideerd op een thermoplastisch composietblad geproduceerd bij NREL.

NREL heeft ook de ontwikkeling aangekondigd van een techno-economisch model om de kostenvoordelen van het gebruik van een thermoplastische hars in bladen te verkennen. Volgens NREL zou het produceren van windturbinebladen met thermoplastische harsen, in tegenstelling tot conventionele thermohars harsen zoals epoxy, de turbinebladen beter recycleerbaar maken en ook langere, lichter en goedkoper bladen mogelijk maken – de lagere kosten voortkomend uit de mogelijkheid om NREL's thermoplastische hars bij kamertemperatuur te laten uitharden, wat gerelateerde proces- en arbeidskosten elimineert. Het nieuwe proces, bepaalden de onderzoekers, zou bladen ongeveer 5% goedkoper kunnen maken om te produceren.

NREL is de thuisbasis van de Composites Manufacturing Education and Technology (CoMET) Faciliteit bij de Flatirons Campus in de buurt van Boulder, Colorado. Daar ontwerpen, produceren en testen onderzoekers composiet turbinebladen. Ze demonstreerden eerder de haalbaarheid van het thermoplastische harsysteem door een 9-meter composiet windturbineblad te produceren. Ze volgden die demonstratie op door een 13-meter thermoplastisch composietblad te produceren en structureel te valideren vergeleken met een bijna identiek thermoharsblad. Dit werk, gecombineerd met werk door Arkema en andere Institute for Advanced Composites Manufacturing Innovation (IACMI, Knoxville, Tenn., VS) partners, toonde voordelen aan van het afstappen van het thermohars harsysteem. De thermoplastische hars zou fabrikanten ook in staat kunnen stellen om bladen op locatie te bouwen, aldus NREL, wat een probleem oplost waar de industrie mee te maken krijgt naarmate het trend naar grotere en langere bladen.

"Met thermohars harsystemen, is het alsof je een ei bakt. Je kunt dat niet omkeren," zegt Derek Berry, een senior engineer bij NREL. "Maar met een thermoplastisch harsysteem, kun je een blaad ervan maken. Je verhit het tot een bepaalde temperatuur, en het smelt terug. Je kunt de vloeibare hars terugkrijgen en die hergebruiken." Berry is mede-auteur van een nieuw papier getiteld, "Structurele Vergelijking van een Thermoplastisch Composiet Windturbineblad en een Thermohars Composiet Windturbineblad," wat verschijnt in het tijdschrift Renewable Energy.